MPU（メモリ保護ユニット）とは？

MPU（メモリ保護ユニット）の意味

アドレス範囲ごとに読み書き実行の権限を設定し、違反したアクセスで例外を発生させるハードウェア機構。仮想記憶を持たない小規模マイコンでも、タスク間のメモリ破壊を検出して遮断できる。機能安全での区画分離の手段としても問われる。

MPU（メモリ保護ユニット）の具体例

車載ECUで安全度水準の高い制御タスクの領域を他タスクから書込み禁止にしておき、診断用タスクがポインタを誤って踏んだ瞬間に例外で捕捉する。設定できる領域数は8〜16程度と少ないので、リンカで同じ属性のセクションをまとめて配置し、切替えはコンテキストスイッチ時に行う。

MPU（メモリ保護ユニット）は試験でどう引っ掛けられる？

MMUと違いアドレス変換をしない点が肝心。物理アドレスのまま権限だけを判定するので、断片化の解消や、同じ番地を複数タスクに見せる仮想アドレス空間の分離はできない。保護と再配置を混同しないこと。

MPU（メモリ保護ユニット）と関連する用語

• MMU
• 特権モード
• メモリ安全性

MPU（メモリ保護ユニット）が出た過去問

• DMAコントローラーの説明として，適切なものはどれか。

  正解：メモリと入出力装置，又はメモリとメモリとの間のデータ転送を，MPUを介さずに行う。

  要点：DMAはCPUを介さずメモリと入出力間を直接転送する仕組み

  DMAコントローラーは、メモリと入出力装置間などのデータ転送を、MPU（CPU）の介在なしに直接行う機構である。転送のたびにCPUが読み書き命令を実行する必要がないため、CPUを他の処理に使えて全体のスループットが上がる。CPUはあらかじめ転送元・転送先・転送量を設定し、完了時に割込みで通知を受ける。

  出典：令和7年度 春期 応用情報技術者試験 午前 問9（IPA）